第4章数控铣床的程序编制1.ppt

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数控加工工艺与编程,A1,A2,第4章铣床编程14307主讲姚国强,2023/10/30,2,4.1数控铣床程序编制基础4.2数控铣床程序编制的基本方法,第四章数控铣床的程序编制,2023/10/30,3,4.1数控铣床程序编制基础,4.1.1数控铣床的主要功能,

（1）点位控制功能。

（2）连续轮廓控制功能。

（3）刀具半径补偿功能。

（4）刀具长度补偿功能。

（5）比例及镜像加工功能。

（6）固定循环功能。

（7）子程序功能。

（8）特殊功能。

2023/10/30,4,4.1.1数控铣床的主要功能,4.1数控铣床程序编制基础,2023/10/30,5,4.1.2数控铣床的加工工艺范围,70,1.平面类零件:

（a）轮廓面A（b）轮廓面B（c）轮廓面C,4.1数控铣床程序编制基础,2.变斜角类零件：

2023/10/30,6,71,

（1）二轴半坐标联动行切加工，如图；

（2）三坐标联动加工，如图所示。

3.立体曲面类零件,加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。

曲面类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触。

加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，常用以下两种加工方法：

行切加工法,三坐标联动加工,4.1数控铣床程序编制基础,2023/10/30,7,4.1数控铣床程序编制基础,1、夹具数控铣床可加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往不复杂，数控铣床夹具的选用可根据生产零件的批量来确定：

小批量生产或研制时，应尽量采用组合夹具；对成批生产时可考虑采用专用夹具；大批量生产时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。

4.1.3数控铣床的工艺装备,数控铣床的工艺装备主要指夹具和刀具。

2023/10/30,8,2、刀具数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。

常见刀具如图：

4.1.3数控铣床的工艺装备,2023/10/30,9,加工曲面类零件为保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀。

粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图：

4.1.3数控铣床的工艺装备,

（1）铣刀类型选择零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。

2023/10/30,10,为提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示。

铣较大平面,4.1.3数控铣床的工艺装备,2023/10/30,11,铣小平面或台阶面：

一般采用通用铣刀，如图：

4.1.3数控铣床的工艺装备,2023/10/30,12,4.1.3数控铣床的工艺装备,铣键槽：

一般用两刃键槽铣刀，如图所示。

2023/10/30,13,孔加工：

可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图所示：

镗刀,钻头,4.1.3数控铣床的工艺装备,2023/10/30,14,4.1.4数控铣削工艺性分析,适宜数控铣削的内容：

（1）工件上的曲线轮廓表面；

（2）给出数学模型的空间曲面或通过测量数据建立的空间曲面；（3）形状复杂，尺寸繁多，画线与检测困难的部位；（4）能在一次装夹中顺带铣出来的简单表面或形状；（5）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽；（6）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。

1、数控铣削加工内容的确定：

2023/10/30,15,不适宜采用数控铣削加工：

（1）简单的粗加工面；

（2）需要进行长时间占机人工调整的粗加工内容；（3）必须按专用工装协调的加工内容；（4）毛坯上加工余量不太充分或不太稳定的部位；（5）单面加工而另非加工面不能作为定位面的部位；（6）必须用细长铣刀加工的部位，如狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。

2、铣削零件图样的工艺性分析分析零件图纸尺寸标注的正确性；保证获得要求的加工精度；,4.1.4数控铣削工艺性分析,2023/10/30,16,4.1.4数控铣削工艺性分析,尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸；轮廓内圆弧半径R及常常限制刀具的直径；铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差。

2023/10/30,17,4.1.4数控铣削工艺性分析,保证基准统一原则；分析零件的加工变形情况。

毛坯应有充分、稳定的加工余量；分析毛坯定位装夹的适应性；分析毛坯的变形、余量大小及均匀性；,3、零件毛坯的工艺性分析,4、选择合适的零件加工线路,2023/10/30,18,FANUC-0MC数控系统的主要特点：

轴控制功能强，其基本可控制轴数为X、Y、Z三轴，扩展后可联动控制轴数为四轴；编程代码通用性强，编程方便，可靠性高。

有关参数见Page94，包括文字码、控制轴数、增量系统参数、功能代码等，表4.3表4.6。

4.2数控铣床程序编制的基本方法,2023/10/30,19,4.2.1基本编程指令的应用,例：

G92X20Y10Z10；其确立的加工原点在距离刀具起始点：

X=-20Y=-10Z=-10的位置上，如图4.12所示。

1、G92-设置加工坐标系编程格式：

G92XYZ；G92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。

加工开始前将刀具置一合适的起点，执行G92即可建立加工坐标系。

通常，本指令位于程序第一段。

刀具起点,加工原点,2023/10/30,20,4.2.1基本编程指令的应用,2、G53-选择机床坐标系编程格式：

G53G90XYZ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的绝对坐标值，其尺寸均为负值。

例：

G53G90X-100Y-100Z-20；,执行后刀具在机床坐标系中的位置如图4.13所示。

刀具起点,机床原点,图4.13,2023/10/30,21,4.2.1基本编程指令的应用,3、G54/G55/G56/G57/G58/G59选择16号加工坐标系功能：

选择相应的加工坐标系。

编程格式：

G54G90G00（G01）XYZ（F）；该指令执行后，所有坐标地址符指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。

16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。

例1：

在图4.14中，用CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系：

G54：

X-50Y-50Z-10G55：

X-100Y-100Z-20若执行G54/G55时，即建立了原点在O的G54加工坐标系和原点在O的G55加工坐标系。

2023/10/30,22,4.2.1基本编程指令的应用,若执行下述程序段：

N10G53G90X0Y0Z0；N20G54G90G01X50Y0Z0F100；N30G55G90G01X100Y0Z0F100；则：

刀尖点的运动轨迹如图4.14中OAB所示。

G54：

X-50Y-50Z-10G55：

X-100Y-100Z-20,图4.14,2023/10/30,23,4.2.1基本编程指令的应用,G92指令与G54G59指令都是用于设定工件加工坐标系的。

G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。

G92指令程序段只是设定加工坐标系，并不产生任何动作。

G54G59指令程序段可以和G00、G01指令组合进行位移。

如执行：

G54G90G01X10Y10时，运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。

程序段执行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的X10Y10点上。

注意点：

G92与G54G59的区别,2023/10/30,24,4.2.1基本编程指令的应用,在使用了G54G59加工坐标系之一后，一般不再使用G92指令了。

若使用时将使原来的坐标系统和加工坐标原点发生平移，偏移产生一个新的加工坐标系。

刀具的位置没变，但其XY坐标变化了：

N10时：

A点的坐标为（200,160）；N20时：

A点的坐标为（100,100）。

例在图4.15中，执行：

N10G54G00X200Y160；/刀具定位至图示A点；N20G92X100Y100；/坐标系原点在X、Y上偏移至O点。

刀具,2023/10/30,25,式中：

X、P暂停时间，0.0019999.999,X后跟小数点时指令（s）,P不能用小数点表示法,只能指令（ms）。

功能：

指令控制系统按指定时间暂时停止执行后续程序段。

适用：

在加工沟槽或钻孔时，为使槽底或孔底得到准确的尺寸精度及光滑的加工表面，在加工到槽底或孔底时，应该暂停一适当时间，使工件回转一周以上。

使用G96车削工件轮廓后，改成G97车削螺纹时，指令暂停一段时间，使主轴转速稳定后再自行车削螺纹，以保证螺距加工精度要求。

暂停2秒几种表达？

例：

G04X2.；G04X2000；G04P2000；,4、程序暂停G04,4.2.1基本编程指令的应用,2023/10/30,26,例1、加工如图零件，已知刀具直径12mm，铣削深度5mm，主轴转速600rpm，进给速度60mm/min，刀具偏移代号H03,程序名取O0600，编程原点设置如图，起刀点在（0,0,10）。

刀具半径补偿应用举例：

图4.17,2023/10/30,27,刀具半径补偿应用举例：

例1、加工如图零件，已知刀具直径12mm，铣削深度5mm，主轴转速600rpm，进给速度60mm/min，刀具偏移代号H03,程序名取O0600，编程原点设置如图，起刀点在（0,0,10）。

解：

程序如下：

N10G92X0Y0Z10;N20M03S600;N30G90G00X-60Y-60;N40G00Z-5M08;N50G41G01X0Y0H03F60;N60G91G01X40Y40;N70G03X20Y0I10J0;N80G01X10N90G02X10Y-10I0J-10;N100G01Y-30,N110X-90;N120G90G40G01X-60Y-60M09;N130G00Z10M05;N140G00X0Y0;N150M30,图4.17,2023/10/30,28,长度补偿应用举例：

图4.18,例2、控制钻孔刀具运动如图，假设刀具长度补偿H015mm，H025mm,用同一把刀具走出轨迹，程序名取O0010，编程原点设置如图，起刀点在（0,0,30）。

2023/10/30,29,例2、控制钻孔刀具运动如图，假设刀具长度补偿H015mm，H025mm,用同一把刀具走出轨迹，程序名取O0010，编程原点设置如图，起刀点在（0,0,30）。

长度补偿应用举例：

解：

程序如下：

N10G92X0Y0Z30;N20M03S600;N30G90G01Z15F100M08;N40G01Z30;N50G01X30;N60G43G01Z15H01;N70G01Z30;N80G01X60;N90G43G01Z15H02;N100G49G01Z30;N110M30;,图4.18,2023/10/30,30,子程序调用指令M98子程序结束指令M99子程序嵌套,在程序中，当某一部分程序反复出现时，可以把这类程序作为一个独立程序，并事先存储起来，使程序简化。

这个独立程序称为子程序。

5、子程序调用,4.2.1基本编程指令的应用,2023/10/30,31,编程格式：

M98P；式中：

表示重复调用子程序的次数，若省略则调用次数为1次。

表示要调用的子程序号。

P最多跟8位数字，数字可以小于或等于4位。

举例：

M98P46666；M98P8888；M98P12；注意：

主程序可以多次调用子程序，但连续调用同一子程序执行加工，最多可执行999次。

连续调用4次子程序O12的指令？

M98P40012；,子程序调用指令M98,4.2.1基本编程指令的应用,2023/10/30,32,子程序调用指令M98,4.2.1基本编程指令的应用,例如：

M98的使用,2023/10/30,33,编程格式：

M99；,子程序结束指令M99,4.2.1基本编程指令的应用,M99的其他用法：

格式：

M99P;功能：

返回M99指定的程序段号,2023/10/30,34,例：

如图所示,在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形，每边的槽深为-2mm，工件上表面为Z向零点。

设置G54坐标系：

X-400，Y-100，Z-50。

编程时不考虑刀具补偿。

子程序应用举例：

2023/10/30,35,主程序：

O10；N10G54G90G01Z40F2000；N20M03S800；N30G00Z3；N40G01X0Y8.66；/到1#三角形上顶点N50M98P20；/调20号切削子程序切削三角形N60G90G01X30Y8.66；/到2#三角形上顶点N70M98P20；/调20号切削子程序切削三角形N80G90G01X60Y8.66；/到3#三角形上顶点N90M98P20；/调20号切削子程序切削三角形N100G90G01X0Y-21.34；/到4#三角形上顶点N110M98P20；/调20号切削子程序切削三角形N120G90G01X30Y-21.34；/到5#三角形上顶点,子程序应用举例：

N40,N60,N100,2023/10/30,36,N130M98P20；N140G90G01X60Y-21.34；N150M98P20；N160G90G01Z40F2000；N170M05；N180M30；子程序：

O20；N10G91G01Z-5F100；/在三角形上顶点切深2mmN20G01X-5Y-8.66；/切削三角形N30G01X10Y0；/切削三角形N40G01X-5Y8.66；/切削三角形N50G01Z5F2000；/抬刀N60M99；/子程序结束,子程序应用举例：

2023/10/30,37,注意：

子程序只能执行有限级嵌套，深度2级；应避免子程序间的互相调用。

定义：

为进一步简化零件加工程序，子程序亦可再调用另一子程序，这种调用称为子程序嵌套。

子程序嵌套,4.2.1基本编程指令的应用,2023/10/30,38,6、G50/G51图形比例及镜像加工指令,4.2.1基本编程指令的应用,比例及镜向功能指令可使原编程尺寸按指定比例缩小或放大，当各轴给定的比例系数为1时，获得镜像加工功能。

编程格式：

G51XYZIJKG50式中：

X、Y、Z-比例中心坐标；I、J、K对应X、Y、Z轴的比例系数，在0.0019.999范围内。

本系统设定I、J、K不能带小数点，如比例为1时，应输入1000，不能省略。

比例系数1时，按比例中心往对应坐标轴正向镜像，反之为负方向镜像。

2023/10/30,39,6、G50/G51图形比例及镜像加工指令,4.2.1基本编程指令的应用,镜像功能编程举例：

例：

利用G51的镜像功能，编制加工图4.21所示零件轮廓的程序。

槽深为2mm（比例系数取为1）。

解：

设刀具起始点在O（0,0,10）点。

图4.21,2023/10/30,40,程序如下：

子程序：

O9000；N10G00X60Y60；/到1三角形左顶点N20G01Z-2F100；/切入工件N30G01X100Y60；/切削三角形一边N40X100Y100；/切削三角形第二边N50X60Y60；/切削三角形第三边N60G00Z4；/向上抬刀N70M99；/子程序结束,4.2.1基本编程指令的应用,6、G50/G51图形比例及镜像加工指令,镜像功能,2023/10/30,41,主程序：

O100；N10G92X0Y0Z10；N20G90；N30M98P9000；/调用9000号子程序切削1#三角形N40G51X50Y50I-1000J1000；/以X50Y50为比例中心，以X比例为-1、Y比例为+1开始镜向-2N50M98P9000；/调用9000号子程序切削2#三角形N60G51X50Y50I-1000J-1000；/以X50Y50为比例中心，以X比例为-1、Y比例为-1开始镜向-3N70M98P9000；/调用9000号子程序切削3#三角形N80G51X50Y50I1000J-1000；/以X50Y50为比例中心，以X比例为+1、Y比例为-1开始镜向-4N90M98P9000；/调用9000号子程序切削4#三角形N100G50；/取消镜向N110M30；/程序结束,6、G50/G51图形比例及镜像加工指令,4.2.1基本编程指令的应用,镜像功能,2023/10/30,42,1、孔加工固定循环功能镗孔、钻孔、攻螺纹等，由以下6个基本动作组成：

4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,在XY平面内定位；快速移动到R平面；孔加工；孔底动作；返回R平面；返回起始点。

如图4.24所示。

R平面：

快速运动和进给运动的转换位置。

由此可知，固定循环只能在XY平面上使用，Z轴仅作孔加工进给。

此时平面选择功能无效，其中动作的进给速度由F代码给定。

图4.24,2023/10/30,43,2.孔加工循环结束后刀具的返回点：

G98/G99,G98：

返回起始点，为缺省方式G99：

返回R平面,4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,2023/10/30,44,4.固定循环撤销指令：

G80执行G80后，固定循环被撤销，孔加工数据全部清除，从下一程序段开始执行一般G代码。

2.孔加工循环结束后刀具的返回点：

G98/G99,G98：

返回起始点，为缺省方式G99：

返回R平面,3.采用绝对或增量坐标编程：

G90/G91,建议尽量采用绝对坐标编程,4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,2023/10/30,45,钻孔循环指令：

G81,5、固定循环指令,编程格式：

G98/G99G81XYZRFK；,说明：

X、Y：

孔的位置Z：

孔底位置F：

进给速度R：

R平面位置K：

重复次数，默认为1,4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,图4.28,2023/10/30,46,编程格式：

G98/G99G73XYZRQFK；,说明：

Q:

每次进给的深度。

用途：

一般用于钻深孔。

5、固定循环指令,4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,高速钻孔循环指令：

G73,图4.25,2023/10/30,47,格式：

G98/G99G74XYZRPFK,说明：

P:

孔底位置的暂停时间,单位为ms（毫秒）,左旋攻螺纹循环指令：

G74,图4.26,5、固定循环指令,4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,2023/10/30,48,格式：

G98/G99G76XYZRQPFK,说明：

Q:

刀具偏移量,5、固定循环指令,4.2.2FANUC-0MC的固定循环功能,精镗孔循环指令：

G76,P:

孔底位置的暂停时间,单位为ms（毫秒）,图4.27,2023/10/30,49,图4.29,【例】使用刀具长度补偿和固定循环功能加工图4.29所示零件上的12个孔。

4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,50,【例】使用刀具长度补偿和固定循环功能加工图4.29所示零件上的12个孔。

解：

1）分析零件图样，进行工艺处理：

分析：

零件有通孔、盲孔，加工需要钻孔、扩孔和镗孔，选择钻头T01，扩孔T02，镗孔T03；原点：

加工坐标系原点在零件上表面，如图；加工线路：

按先小孔后大孔原则，从编程原点开始，先加工6个小孔，再加工直径为10mm孔，最后加工40mm孔。

切削要素：

T01、T02的主轴转速S600rpm，F120mm/min；T03的S300rpm，F50mm/min。

4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,51,2）确定加工坐标系原点：

如图：

MDI方式，G54：

600，80，30；G92指令方式，在刀具停好后，执行G92X0Y0Z30；,起刀点,4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,52,3）刀具长度补偿：

T01设为基准刀，对应的补偿为H01。

对刀使T01刀尖点停在工件上表面，即G53坐标系（0,0,-30）处，故可设H010，因而，根据刀具的尺寸，T02/T03对应的补偿：

H02-10，H03-50，如图：

4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,53,4）固定循环开始平面、R平面确定：

开始平面：

Z=5mm，R平面3mm处；5）加工程序如下：

N10G92X0Y0Z30；N20G90G43G00Z5H01；/用T01刀具，到达固定循环开始平面N30S600M03；N40G99G81X40Y-35Z-63R-27F120；/钻1孔，返回R平面N50Y-75；/钻2孔，返回R平面N60G98Y-115；/钻3孔，返回开始平面N70G99X300；/钻4孔，返回R平面,4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,54,N80Y-75；/钻5孔，返回R平面N90G98Y-35；/钻6孔，返回开始平面N100G80G00X500Y0M05；/回换刀点，主轴停N110G49Z20M00；/撤刀补，M00停止，手动换T02刀后按NC键N120G43G00Z5H02；/T02刀补，到达固定循环开始平面N130S600M03;N140G99G81X70Y-55Z-50R-27F120;/钻7孔，返回R平面,5）加工程序：

4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,55,N150G98Y-95；/钻8孔，返回开始平面N160G99X270；/钻9孔，返回R平面N170G98Y-55；/钻10孔，返回开始平面N180G00X500Y0M05；/回换刀点，主轴停N190G49Z20M00；/撤T02刀补，换T03刀，完成后按NC键,5）加工程序：

4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,56,N200G43Z5H03；/T03刀补，到达固定循环开始平面N210S300M03；N220G76G99X170Y-35Z-65R3F50；/精镗11孔，返回R平面N230G98Y-115；/精镗12孔，返回开始平面N240G80X0Y0M05；N250G49Z30;/撤销刀补，返回起刀点N260M30；,5）加工程序：

4.3固定循环指令应用编程实例,2023/10/30,57,第4章结束,